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    PETG性能及产品应用
      时间:2017-08-16   浏览:

    概述

    随着我国PETG市场的发展,PETG的技术的研发和市场状况成为业内企业关注的焦点。了解国内外PETG技术发展和市场状况对拜耳PETG板材进入中国市场有着重要的作用。

    一、 PETG定义及介绍

    聚酯有很多种类,大家比较熟悉的有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)和PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)。20世纪80年代,美国的Eastman Kodark公司开发了聚酯的新品种——PCT(聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲醇酯,由PTA(对苯二甲酸)或DMT(对苯二甲酸二甲酯)和CHDM(1,4-环已二甲醇)先通过酯化或酯交换反应,再通过缩聚反应而成。它是一种半结晶的热塑性聚酯,其突出优点是耐热性好,熔点、玻璃化转变温度和热变形温度均比其他热塑性聚酯和工程塑料高,因此它主要应用于耐高温材料方面,如耐热食品容器、餐盘等。目前,PCT可分为填充型、共聚酯型和熔融掺混型3种,其中所谓的共聚酯型就是指在酯交换(或酯化)和缩聚反应之前,加入除DMT(或PTA)和CHDM之外的第三种二元酯(二元酸或二元醇)的单体,进行共缩聚而形成的共缩聚物,并将醇改性PCT称为PETG。这种共聚酯由于链的现整性被破坏,使结晶度大大降低,甚至当EG/CHDM比例达到一定值时可得到完全无定形的共聚酯。 PETG常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇(CHDM),全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯。它是由对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物,与PET比较多了1,4-环己烷二甲醇共聚单体,与PCT比多了乙二醇共聚单体,因此,PETG的性能和PET、PCT大不相同。PETG是一种非结晶型共聚聚酯,随着共聚物中CHDM的增加,熔点下降,玻璃化温度上升,结晶度下降,最后形成无定形聚合物。一般PETG中CHDM的含量在30%-40%较适宜。

    PETG制品的透明度高,光泽度高,是一种全新的透明工程塑料;此外冲击强度优异、耐热性好、热封性好、弯曲不泛白、耐划痕、耐防老化、防静电、耐化学性优异、低萃取性、耐水解性、流动性好、着色力强、易于成型加工、卫生性好(符合FDA), PETG有未改性型和带有各种添加剂的,包括脱模剂、色母粒和冲击改性剂等,根据不同应用领域的特殊要求,采用不同的改性配方,可以应用于多种塑料制品,属于新一代环保塑料。

    二、 PETG供应商

    目前能够生产共聚聚酯的有美国Eastman(伊士曼)化学公 司和韩国的SK公司。其中SK公司只能够生产PETG,其它的品种都为Eastman公司所生产,Eastman化学公司的PETG与PCTG之间的主要区别是添加二元醇的第二组分的含量不同,如加入CHDM<50%为PETG,加入CHDM>50%则为PCTG。

     美国Eastman化学公司成立于1920年,总部设在美国田纳西州金土堡市的伊士曼化工公司,是一家专业生产特种塑料及其它化学品和纤维物的跨国公司。在透朗共聚聚酯、纤维素塑料及液晶共聚物等领域居领导地位。韩国SKChemlcal公司成功开发具有差异性的PETG生产技术,并在日本取得专利,在蔚山工厂兴建了年产35,000吨的设备,2001年1月起正式开始生产。SK公司生产牌号为Sky Green PETG 52008及Sky GreenPETG K2012的两种产品。其中,Sky GREEN PCTG 52008为标准级产品,具有优秀的透明度、加工性能和印刷性。SkyGREEN PETG K2012具有优秀的二次加工性能。而Eastman公司生产的PETG牌号很多,可以应用于生产片材、收缩膜、注塑制品等。

    我国汕头市保税区锦源聚酯有限公司也开通了我国第一条PETG片材生产线。

    三、 PETG产品应用分类

    PETG制品高度透明,抗冲击性能优异,特别适宜成型厚壁透明制品,其加工成型性能极佳,能够按照设计者的意图进行任意形状的设计,可以采用传统的挤出、注塑、吹塑及吸塑等成型方法,可以广泛应用于板片材、高性能收缩膜、瓶用及异型材等市场,同时其二次加工性能优良,可以进行常规的机加工修饰。PETG是一种非晶型共聚酯,其制品高度透明,抗冲击性能优异,特别适宜成型厚壁透明制品,其加工成型性能极佳,能够按照设计者的意图进行任意形状的设计,可以采用传统的挤出、注塑、吹塑及吸塑等成型方法,可以广泛应用于板片材、高性能收缩膜、瓶用及异型材等市场,同时其二次加工性能优良,可以进行常规的机加工修饰。

    1、板、片材

    使用常规的成型方法,可以制备1~25.4mm厚的透明材料,具有突出的韧性和高抗冲击强度,其抗冲击强度是改性聚丙烯酸酯类的3~10倍,成型性能优异,冷弯曲不泛白,无裂纹,易于印刷和修饰,广泛应用于室内外标牌、储物架、自动售货机面板、家具、建筑及机械挡板等。
    PCTG卡主要应用于欧洲,但在北美、亚洲也得到了越来越多的应用。原因是具有很宽的加工范围,高的机械强度和优异的柔性,比起PVC透明度高,光泽好,容易印刷并且具有环保优势。
    PETG材料应用于信用卡。Visa公司是世界上最大的信用卡公司之一,1998年其全球卡片发行量为5.8亿张。该公司已认可二醇类改性聚酯(PETG)为其信用卡材料。对于要求卡片材料对环境更友好的国家,PETG可替代聚氯乙烯材料。Visa还指出:来自3个不同试验厂的结果显示,PETG满足信用卡国际标准(150/IEC7810)的所有要求,因此PETG卡片在这里可能得到广泛使用。

    2、异型材

    可成型管材或各种型材,其制品坚硬、透明、光泽好,受压不泛白,易于成型及后加工处理,符合环保要求,同时符合美国FDA关于食品接触标准,广泛应用于建筑装饰及材料。
    3、膜用

    专门应用于高性能收缩膜,有大干70%的最终收缩率,可制成复杂外形容器的包装,具有高吸塑力,高透明度,高光泽,低雾度,易于印刷,不易脱落,存储时自然收缩率低的优点,应用于饮料瓶、食品和化;陵品的收缩包装及电子产品等的收缩标签。其中双向拉伸的。PETG膜适用于高档包装、印刷、电子电器、电缆包扎、绝缘材料以及各种工业领域的优质基材。单向拉伸PET、热收缩薄膜适用于各种罐装,聚酯瓶、各种容器等外用标签。与PVC收缩膜相比,PETG收缩膜还具有环保的优点。


    4、瓶用

    改善传统聚酯饮料瓶(PET)韧性低的不足,尤其适合制造大容量厚壁透明容器,高度透明,不易破碎,易于表面修饰,达到美国FDA关于食品接触标准,可以应用于食品及医疗制品等领域。在啤酒塑料包装方面,EASTMAN公司为朝日公司生产的新型环保塑料包装啤酒瓶,是以Eastal共聚聚酯薄膜作密封包装的材料,其外形为银黑色,在颈部辅以黑色孔带状拉环式封盖,可阻挡光线、隔绝空气、保证啤酒质量,并具有在瓶身破裂时防止碎片四溅的防爆功能,收缩性能优越。朝日公司自采用这种包装材料后,Super Dry和Dunk啤酒的销量得到了大幅增长。

    5、化妆品包装

    PETG具有玻璃一样的透明度和接近玻璃的密度,很好的光泽度,耐化学腐蚀,耐冲击,并且容易加工,能注射成型、注拉吹成型和挤吹成型?;鼓芄徊捞氐男巫?、外观和特殊效果,比如鲜亮的颜色、磨砂、大理石纹理、金属光泽等。而且还可以利用其它聚酯、弹性塑料或ABS进行重叠注塑料成型。
    PETG吹塑产品有香水瓶和瓶盖、化妆品瓶和瓶盖、口红管、化妆盒、除臭剂包装、爽身粉瓶和眼线笔套等。PETG注塑产品有医疗器械如过滤器、耳咽管、管子连接件、泵、夹子以及透析设备等。家用器皿如杯子、沙拉碗、盐罐、胡椒罐等,具有优异的透明度、光泽度,良好的韧性、加工性和优异的着色性。

    四、 PETG板材特性

    PETG板材的加工成型性能极佳,能够按照设计者的意图进行任意形状的设计;其优异的使用特性充分满足加工制作商和客户的共同要求;同时其本身具有抗紫外线性能,因此可广泛应用于室内外标牌,售点展示,商店货架,户外装置,售货亭,工业用机器防护板,游戏机面板,自动售货机面板等众多领域。

    1、透明性
      透明度可达90%以上,质感佳,适用于要求高透明度的制品。

    2、抗冲击性

    PETG板材抗冲击强度是普通亚克力板的15—20倍,比抗冲改性的压克力坚韧5至10倍,大大减少了亚克力板易破碎的危险。PETG板材在加工、运输和使用过程中具有足够的承受能力,有助于防止破裂。

    3、耐候性

    PETG板材提供了优秀的耐候性。它可以保持产品的坚韧性,防止变黄。它含有紫外线吸收剂,可共挤成一?;げ?,?;ち税宀拿馐茏贤庀叩挠泻τ跋?。

    4、热成型性
      不需预热即可成型,降低能源和设备成本,加快了生产周期,提高了产品生产率,成型速度近于其他室外标牌材料的两倍。成型精度高,收缩率约0.5%;深成型性佳,不破裂且厚度均一。与PC板或压克力相比,其成型周期短,温度低,成品率更高。

    5、加工性

    PETG板材可进行锯切、模切、钻孔、冲孔、剪切、铆接、铣边以及冷弯,不致于破碎。表面的轻微刮痕可用热风枪来消除。溶剂粘接亦是常规操作。它比通用压克力、抗冲改性压克力或PC板更易于加工,并可进行植绒、电镀、静电等加工处理。

    6、环保性
     PETG板材基材均为环保材料可回收使用不污染环境。符合相关食品级规定,如FDA或BGA等,适用于食品容器包装等用途

    7、耐化学性能
     PETG板材可以耐受多种化学品以及常用的清洁剂。

    8、燃烧性
      耐火性佳,不助燃,低发烟量,燃烧后无有害物。

    9、经济性

    它比PC板便宜,比压克力经久耐用。

    10、相容性

    PETG的相容性主要体现在与其他高聚物共混时的相容情况。相容性好,无疑又为它的应用拓宽了一个领域。如聚碳酸酯(PC)是一种光泽度、韧性和耐热性都很好的工程塑料,但存在耐化学性、耐应力断裂的能力和加工性能都很差的缺点。如果PETG和PC的相容性很好,那么也就可以解决上述问题。 目前,研究的PETG共混体系主要有:PC/PETG、PET/PETG、PBT/PETG和LCP/PETG。从实验结果来看:PC/PETG、PBT/PETG、PET/PETG在形态结构和机械性能上都表现出很好的相容性;在PETG含量较高时更能体现出一种互容性;而LCP/PETG则表现出很差的相容性,LCP在共混体系中起到了成核剂的作用,导致PETG的结晶。

    五、 PETG板材相关性能参数

    项 目

    试 验 方 法

    单 位

    试 验 值

    比重

    ASTM D-792

    kg/m3

    1.28

    抗拉强度 横向

    ASTM D-638

    MPa

    51.0

    抗拉强度 纵向

    ASTM D-638

    MPa

    51.4

    伸长率

    ASTM D-638

    %

    266

    收缩率

    ASTM D955

    %

    0.3-0.6

    弯曲强度

    ASTM D790

    MPa

    2200

    拉伸弹性模量

    ASTM D-638

    MPa

    1900

    热变形温度

    ASTM D648

    69.9

    透光度

    ASTM D1003

    %

    89

    化学品名

    Chemical

    耐化性 Solution resistance

    醋酸

    Acetic Acid(40%)

    丙酮

    Acetone

    硫酸铝

    Aluminum Sulphate

    氨水

    Ammonia(10%)

    戊基醋酸

    Amyl Acetate

    戊基乙醇

    Amyl Alcohol

    Benzene

    安息酸

    Benzoic Acid(Solid)

    苯甲基醋酸

    Benzyl Acetate

    苯甲基乙酸

    Benzyl Alcohol

    丁基醋酸

    Butyl Acetate

    丁基乙醇

    Butyl Alcohol

    丁基硬酯酸

    Butyl Stcarate

    四氯化碳

    arbon Tetrachloride

    柠檬酸

    Citric Acid

    乙醇腊

    Celyl Alcohol

    氯仿

    Chloroform

    邻苯二甲酸盐

    Ci-alkyl Phthalate

    清洁剂

    Detergents

    二乙基乙醇

    2-Ethyl Ethanol

    乙基醋酸

    Ethyl Acetate

    甲醛

    Formaldehyde(40%)

    蚁酸

    Formic Acid(30%)

    香叶醇

    Geraniol

    乙二醇

    Glycol

    丙三醇

    Glycerine

    氢酸

    Hydrobromic Acid(50%)

    氢氯酸

    Hydrobromic Acid(10%)

    氢氟酸

    Hydrobromic Acid(60%)

    过氧化氢

    Hydrogen peroxide

    异丙醇

    Isopropyl Alcohol

    润滑油

    Lubrication Grease and Oils

    甲醇

    Methyl alcohol

    矿物油

    Mineral oil

    石腊

    Paraffin

    汽油

    Petrol

    碳酸钠

    Sodium Garbonate

    氯化钠

    Sodium Chloride

    氢氧化钠

    Sodium Hydroxide

    硫酸

    Sulphuric Acid(30% dilute)

    甲苯

    Toluene

    酒石酸

    Trataric Acid

    二甲苯

    Xylene

    氯化锌

    Zinc Chloride

    ◎代表优 Completely non-erosive

    ○代表可 Slightly erosive

    △代表劣 Unusable 
    ◆上表为测试数值,仅供参考用。

    六、 PETG板材的加工

    1、锯
       一般使用速度快,粗齿锯片较合适,圆盘锯的切削速度以4500rmp较佳,不过为避免板材溶融,速度应尽可能调高,并固定住板材以减少振动,使锯的边缘不致太粗糙。
       其他裁切方法有刮刀,手锯,带锯等工具,最佳裁切方法仍须视实际情况,来判断裁切工具或方法来提高工作效率。
       板材锯割后,必须将边缘抛光后使用,以避免锯割后可能留有微小裂痕而造成板材开裂??捎靡韵路椒ㄅ坠??;蹬坠猓河没蹬坠馄髋坠獍宀谋咴?,应使边缘尽可能地平整。锯割后的边缘会因过于粗糙而很难进一步机械抛光。在部件上轻轻加压,用恒定的推进速度推过抛光面?;鹧媾坠猓壕飧詈?,再修除毛边、接口边缘、铣刻边缘,或者用钻石抛光,为获得最佳效果,可用较冷的火焰(如丁烷或丙烷)进行抛光?;鹧媾坠獾男Ч蟪潭壬嫌爰记捎泄?,移动速度越均匀,抛光效果越好。但火焰处理方法会使板材边缘变脆。溶剂抛光:可用二氯甲烷,应避免溢出并注重技巧。

    2、冲床加工
      对3mm以下的板材,冲孔可获得最佳的视觉效果??椎闹柿咳【鲇诔宕驳幕庸す?、冲切能力以及刀片的倾角。

    3、钻
      建议使用专为塑料设计的钻头。

    4、铣刻

    使用双槽直切,可获得最佳铣刻效果。

    5、修复
      普通热风枪可用来修复板材表面刮划。应避免过热而造成板材局部翘曲,可在不重要部位先练习一下。
    6、热成型
     热成型前,PETG板材无需预干燥。用普通的成型技术即可容易地成型,如传统的真空成型、热或冷弯、以及柱塞辅助、气胀和快速反吹等一系列方法。使用比亚克力及PC板材更低的炉温成型。建议将板材加热至110℃-120℃, 根据厚度适当调节,并掌握好成型时间(10分钟)。 对拉伸比大的模具,采用柱塞辅助成型法。在模具上开一个适当的出模角度(>3o-5o),有助于最终制品的脱模 ,将制品冷却至较低温度(<55℃)才移出成型系统,以避免制品翘曲。热弯时,应于弯曲之处局部热至107℃,可得到较佳的效果,可于常温下直接弯曲板材,弯曲处仍可维持透明,无应力发白。

    7、粘接
      溶剂粘接较常用于PETG板材相同材质间的粘接,许多大众化溶剂均可使用,如甲乙酮、二氯甲烷、四氢呋喃、Weld-On 7、或RHW-29,还可用甲乙酮和二氯甲烷自行配制(1:1为起始点调配)的混合剂。使用合适的溶剂,好的粘接技术,适当的凝固时间,会获得一个透明无雾感、无气泡、强度好、且经久耐用的接口。无论是用毛细管原理的粘接技术,还是其他方法,部件必须在无外力下很好地合在一起,不留有可见缝隙。不宜用甲乙酮、四氢呋喃来粘接板材边缘。 不宜用溶剂粘接PETG板材与其他材料(如亚克力或PC板材),溶剂过量会造成接口发雾。 粘合剂粘接适合于PETG板材与不同材质的粘接,如亚克力或PC板材,或表面不平滑的相同材质间的粘接 ??墒褂秒婊┧狨ダ嗾澈霞?、二组元丙烯酸粘合剂、二组元聚氨酯类粘合剂、二组元环氧树脂类粘合剂以及Weld-On 42,但视具体制品的要求而自行决定,包括最终使用要求,或有无食品接触要求等。粘接前用细号砂皮纸轻轻打毛待粘合的表面,以提高粘合强度。在粘合剂凝固过程中,须用夹具固定零件,并使用正确的压力及时间(参照粘合剂生产商的建议)

    8、印刷
      将油漆、增粘剂及稀释剂混合,并根据油漆制造商的建议使用。板材表面清洁时,应避免使用烈性溶剂,如氯化烃类和甲酮。涂漆之前,先用一块清洁柔软的布清洁板材表面。

    七、 拜耳PETG板材产品

    为了满足亚洲地区不断增长的聚酯板材需求,澳大利亚 Laserlite投入 PETG的生产。使 Laserlite 公司开辟了新的领域,能为客户提供更多可供选择的材料。Laserlite 公司的 PETG制造精良结实,具备热力成型的特点;使得设计者和制造者可以相对轻松高效地制造复杂的三维模型。热力成型温度较低时,PETG也不需要提前烘干。该板材具备 3D 深冲压热力成型的特点。此外,Laserlite 公司 PETG 板材的透光率高达 90%。PETG 板材满足了打印方便、高度清晰,表面平滑、印刷醒目的需求,是丝网印刷展示和内部装置的理想材料。由于材料的耐化学性和延展性,该板材也适用于器皿和食物模具的生产。

    结论

    PETG是一种全新的透明工程塑料,具有优异的综合性能,易于成型加工,属于新一代环保塑料品种。目前,国内对PETG的研究较少,而且目前由于成本问题应用领域目前还没有拓宽,但是,各个行业对于产品的性能要求越来越高,相关产业的高速发展,促进了PETG的发展进程,随着PETG原料相对成本的降低,其应用将非常广泛。总之,PETG的良好使用及加工性能使其在今后的室内外标牌、医疗业、商品展示架等领域有着广泛的应用前景。而且中国经济的蓬勃发展,大量的基础,市政建设,也为PETG在这一市场的扩展提供契机。

    下一步研究方向与计划:

    1、加强与拜耳的PETG生产厂的沟通,掌握拜耳的PETG产品的性能参数及特点,并学习分析在国外的成功应用案例,为拜耳PETG能打入中国市场做好充分的准备工作;

    2、进一步了解国内PETG应用市场,接触相关领域的潜在客户,掌握客户的需求点及客户目前对PETG还存有的那些问题;

    3、根据我们产品的价格等因素,主要先把精力放在高端客户上和有代表性的项目上(建议前期室内外标牌为主),以点带面,有助于更好的推广;

    4、了解国内主要的PETG的生产厂家,更为全面的掌握国内PETG产品的应用。

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